[发明专利]磁感应流量计和具有这种类型的磁感应流量计的测量点

说明书

本发明涉及一种用于测量介质的流速u的磁感应流量计，包括：测量管，用于在纵向方向上引导介质；至少一个磁场产生设备，朝向测量管的横截面定位，用于在介质中产生垂直于纵向方向的磁场，其中磁场产生设备的特征在于将磁场耦合到介质中的区段，其中该区段在测量管横截面中以最大弧角β围绕测量管；电极系统，具有至少两个电极对，该至少两个电极对设计用于感测介质中的感应电压，其中测量管的横截面中的角度α限定最小扇形，在每种情况下，位于测量管一侧的电极分布在该最小扇形中，其特征在于，角度α和β彼此匹配，使得流量计在一定程度对从旋转对称流动的偏离不敏感，使得流量计在测试测量中具有小于1.0％的流速测量误差(参见公式)，在具有完全展开的流动剖面的流动情况下确定流速usubgt;va/subgt;，并且在旋转不对称流动的情况下确定流速usubgt;S/subgt;。

技术领域

本发明涉及一种磁感应流量计，包括两个电极对，用于测量具有旋转不对称流动剖面的介质的流速或体积流量。

背景技术

磁感应流量计用于确定测量管中介质的流速和体积流量。磁感应流量计由磁体系统组成，磁体系统产生垂直于介质的流动方向的磁场。为此，通常使用一个或多个线圈。为了实现大致均匀的磁场，补充地，极靴被形成和放置使得磁场线在整个管横截面上基本垂直于测量管轴线延伸。测量管侧向表面的电极对感测垂直于流动方向和磁场的电压降。当导电介质在磁场存在的情况下在流动方向上流动时，该电压升高。根据法拉第感应定律，由于记录的电压取决于流动介质的速度，即流速u.。使用已知的管横截面，也可以根据电压确定体积流量

磁感应流量计可能受到介质流动剖面的影响。取决于管道系统和测量装置，由于这种影响，可能发生几个百分点的测量误差。因此，通常在测量装置的入口端之前放置长度至少是测量管标称直径的5至10倍的直管道。然而，存在其中不能提供这个最小距离，即所谓的入口路径的一些应用。例如，当管道系统位于密闭场所时，就是这种情况。DE102014113408 A1的发明提供了一种解决方案，在这种情况下，管直径的变窄导致流量的调节，由此流动剖面的影响被最小化，使得可以使用0-DN入口路径。然而，在该实施例的情况下不利的是，的确可以实现对旋转不对称流动剖面的较低敏感性，但是导致压力损失，使得这必须是可以容忍的情况。此外，这些实施例限于其中DN350的管道系统。

流量测量对旋转不对称流动剖面的敏感性取决于测量管和电极的几何形状。因此，为了正确描述速度相关感应电压，必须考虑管和电极几何形状的影响。这两种影响通过加权函数WF进行数学描述。

几何形状对流量的影响可以通过以下方程式来最佳地表示：

其中，为了确定电压U(x)，在测量管的体积上积分流速v(x′)和加权函数WF(x′，x)。在这种情况下，基于使用磁场B(x′)和格林函数G来描述加权函数WF，格林函数G由电边界条件给出。优化方法的目标是优化结构的几何形状，使得在总的流动剖面中成立。然而，这对于具有单个点状电极对的管来说是不可能的。解决方案的一种可能方法是调适电极形式。然而，这是不实际的，并造成新的困难。解决方案的另一种方法是使用多个电极对。

因此，例如，从CN 101294832 A中已知的是一种磁感应流量计，其具有两个电极对，这两个电极对在管横截面中轴对称布置，因此以便最小化流动剖面对确定体积流量的影响。由不同电极对限定的两个电极轴在它们之间，在这种情况下在测量管的横截面中，形成大约40°的角度。

在DE 102015113390 A1中公开了另一种方法，其中第二和第三电极对布置在所限定的电极轴上，电极轴相对于第一电极轴以小于或等于±45°的角度量度布置，第一电极轴垂直于磁场定向。

EP 0878694 A1同样公开了一种磁感应流量计，从现有技术开始，通过使用两个附加电极对，在测量误差在1％以下的范围内提供了测量精度的改进，该两个附加电极对的电极轴相对于常规电极对的电极轴关于测量管轴线限定了大约45°的角度。这尤其是通过单独地记录和加权作用在电极上的电势差来实现的。